tesis diego almazo pdf
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
“MECANISMO TRANSPORTADOR DE BICICLETAS,TABLAS DE SURF Y OTROS ACCESORIOS, PARA
SER INSTALADO EN AUTOBUSES, TRENES LIGEROSY ALGUNOS OTROS MEDIOS DE TRANSPORTE
MASIVO”
T E S I S
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
INGENIERO MECÁNICO
P R E S E N T A EL:
C. DIEGO MOISÉS ALMAZO PÉREZ
MÉXICO, D.F. JUNIO, 2008
c
Los cielos cuentan la gloria de Dios,Y el firmamento anuncia la obra de sus manos.
Salmos 19:1
Sean gratos los dichos de mi boca y la meditación de mi corazón delante de ti,Oh Señor, roca mía, y redentor mío.
Salmos19:14
i
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE i
ÍNDICE DE FIGURAS iv
ÍNDICE DE TABLAS vi
FUNDAMENTACIÓN vii
OBJETIVOS viii
INTRODUCCIÓN ix
1.0 MARCO TEORICO. 1
1.1.- Información general. 1
1.2.- Características de la bicicleta: ventajas, obstáculos,
condicionantes. 1
1.3.- El acero Estructural. 4
1.4.- Mecanismos. 6
1.4.1 Sistema de Poleas. 6
1.4.2 Mecanismo de Biela-Manivela. 7
1.4.3 Levas. 7
1.4.4 Engranes. 7
1.4.5 Tornillo Sin Fin y Rueda Helicoidal. 8
1.4.6 Sistema de Cadena y Piñones. 8
1.4.7 Piñón y Cremallera. 8
1.4.8 Manivela. 81.4.9 Mecanismo de Tornillo. 81.4.10 Palancas. 91.4.11 Tipos de Palancas. 91.4.12 Mecanismos Articulados. 10
ii
2.0 DESARROLLO DEL PROYECTO. 11
2.1 Tipos de portabicicletas. 12
2.2 Con la ley en la mano. 12
2.3 Nuestras necesidades. 12
2.4 Otros. 13
2.5 Tipos de Autobuses. 142.5.1 VOLVO 9700. 142.5.2 VOLVO 8300. 142.5.3 Marcopolo modelo Volare A 8. 142.5.4 SCANIA. 15
2.5.5 Autobuses de 2 y 3 ejes. 152.6 Bicicletas y Tablas de Surf. 172.7 Anatomía de una tabla de surf. 202.7.1 Medidas. 202.7.2 Longitud. 20
2.7.2.1 Tipo de ola. 21
2.7.3 Anchura. 21
2.7.3.1 Winger. 22
2.7.3.2 Bumps. 22
2.7.4 Grosor. 22
2.7.5 Rocker (curvatura). 232.7.6 Cantos. 23
2.7.6.1 Dureza. 24
2.7.6.2 Grosor. 24
2.7.7 Cola. 25
2.7.7.1 Cuadrada. 25
2.7.7.2 Squash. 25
2.7.7.3 Redonda. 25
2.7.7.4 Cola de golondrina. 25
2.7.7.5 Pintail. 26
iii
2.7.8 Fondo de la tabla. 262.7.9 Quillas. 262.8 Plan de la Bicicleta para el DF y Área Metropolitana. 282.8.1 Lugares para estacionamiento para bicicletas en la Ciudad. 282.8.2 Diseño para Modelo Aparcabicis. 29
2.8.3 Ubicación de los aparcamientos para bicicleta:Residentes, Vía Pública, Puntos de Intermodalidad. 30
3.0 METODO ANALITICO. 31
3.1 Sistema real y modelo. 313.2 Fuerzas externas e internas. 323.3 Criterios de resistencia. 363.3.1 Esfuerzo equivalente 36
3.3.2 Teorías fundamentales de resistencia. 363.3.3 Condición a resistencia. 383.4 Calculo de las Reacciones en una de las partes de la estructura. 40
4.0 METODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS. 41
4.1 Diseño de uno de los soportes de la estructurautilizando ANSYS 10.0. 42
4.2 Desarrollo. 424.2.1 Preprocessor. 42
4.2.2 Solution. 474.2.3 General Post-Proc. 494.2.3.4, Valores de las Reacciones. 52
5.0 ANÁLISIS DE RESULTADOS. 53
CONCLUSIONES 54REFERENCIAS 55ANEXO 57
iv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1- Curvas esfuerzo-deformación unitaria. 5
Figura 2.1- Bicicleta SPECTRE Carbon2007. 17
Figura 2.2- Bicicleta BOTTECCHIA Modelo AVIATOR Carbon 2007 18
Figura 2.3- Bicicleta TITAN MONOCASCO CARBON 2007. 19
Figura 2.4- Longitud de una tabla de surf. 20
Figura 2.5- Anchura de una tabla de surf 21
Figura 2.6- Tipos de canto. 24
Figura 2.7- Tipos de cola 25
Figura 2.8- Quilla. 26
Figura 2.9- Aparcabicicletas 29
Figura 3.1- Barra. 31
Figura 3.2- Bóveda. 31
Figura 3.3- Sólido en equilibrio. 32
Figura 3.4- Sólido al girar los ejes 33
Figura 3.5- Barra y esfuerzo promedio. 34
Figura 3.6- Esfuerzo Normal. 35
Figura 3.7- Esfuerzo en un punto. 36
Figura 3.8- Forma de expresión de Criterio. 38
Figura 3.9- Gráfica de la Teoría Mecánica 39
Figura 3.10- Barra de soporte del mecanismo 40
Figura 3.11- Barra de soporte del mecanismo. 40
Figura 4.1- Ventana Gui 42
Figura 4.2- Ventana para introducir el Título en la pantalla de ANSYS. 43
Figura 4.3- Pantalla ANSYS con Título 43
Figura 4.4- Selección de Elemento 43
Figura 4.5- Ventana Real Constants. 44
Figura 4.6- Propiedades del material 44
Figura 4.7- Ventana para crear Keypoints 44
Figura 4.8- Keypoints 45
Figura 4.9- Ventana para crear líneas. 45
Figura 4.10- Línea 46
Figura 4.11- Ventana para dividir la línea 46
Figura 4.12- Línea Mallada. 46
Figura 4.13- Restricciones de Movimiento. 47
Figura 4.14- Ventana para introducir carga. 47
Figura 4.15- Geometría de la viga completa. 48
v
Figura 4.16- Solución 48
Figura 4.17- Definición tablas. 49
Figura 4.18- Tablas. 49
Figura 4.19- Ventana ANSYS Input. 49
Figura 4.20- Gráfica de Fuerza Cortante. 50
Figura 4.21- Gráfica de Momento Flexionante. 50
Figura 4.22- Gráfica de Esfuerzo Flexionante Máximo 51
Figura 4.23- Lista de Fuerza Cortante I 51
Figura 4.24- Reacciones. 52
Figura 5.1- Tabla de resultados 53
vi
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 2.1.- Medidas comunes. 20
Tabla 4.1- Coordenadas de Keypoints. 44
vii
FUNDAMENTACIÓN
De cara a este nuevo siglo, las perspectivas que manejan las institucionesde nuestro país y las del resto del mundo en relación a los aspectoseconómicos, ambientales y sociales del trafico no dejan, lugar a dudas sobre laconveniencia de integrar cada vez más la bicicleta como alternativa a muchosde nuestros desplazamientos; al tratarse de un recurso barato, benignoambientalmente y equitativo desde un punto de vista social.
Pensando en la importancia de las bicicletas, decidí ofrecer al mercado unaserie de accesorios para auxiliar su transportación a las grandes urbes y/olugares recreativos; pudiendo colocar estos en autobuses, trenes ligeros yalgunos otros medios de transporte masivo.
El mecanismo posibilita que la bicicleta sea transportada con seguridad yrapidez en viajes. El modelo puede ser instalado en el capo del autobús odirectamente desde su armazón estructural.
viii
OBJETIVO
Desarrollar un mecanismo capaz de posibilitar a los autobuses y trenesligeros transportar de una manera sencilla, rápida y segura bicicletas, tablas desurf y algunos otros accesorios.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Capitulo 1.
Dar una retrospectiva de la bicicleta y los beneficios de incorporarla anuestra vida cotidiana.
Dar una breve explicación del acero y los mecanismos en general.
Capitulo 2.
Proveer la información necesaria del funcionamiento del mecanismo.
Proveer de un plan para la utilización de la bicicleta creando terminales deaparcamiento para las mismas y una vez disponible el mecanismo en losautobuses y trenes ligeros, invitar a las personas a hacer uso del servicio parahacerlo cotidiano.
Capitulo 3.
Obtener las reacciones de una viga que es parte de la estructura delmecanismo y entender la importancia de la resistencia de materiales.
Capitulo 4.
Obtener los esfuerzos generados por las cargas de las bicicletas sobre elmecanismo, para obtener su validación y saber que no fallará, utilizando elanálisis por elementos finitos.
Capitulo 5.
Analizar los resultados y saber si las dimensiones de las partes quecomponen el mecanismo son adecuadas.
ix
INTRODUCCION
Las bicicletas son vehículos muy versátiles, que pueden ser utilizados nosolamente para transporte, también para el entretenimiento y la práctica dedeportes. Además de eso, este medio de transporte puede ser una óptimaopción para quien quiere escapar del tránsito caótico de las ciudades. Una vezque es un modo práctico, rápido y seguro de moverse.
Pensando en la importancia de las bicicletas, este trabajo ofrece una seriede accesorios para auxiliar su transportación a las grandes urbes y/o lugaresrecreativos.
Durante este trabajo se muestran las partes que componen el mecanismo,se realiza un análisis de esfuerzo-deformación para validar el mecanismomediante el método analítico y el método de los elementos finitos.
También este trabajo sugiere la idea de crear unas 1000 terminales endonde estacionar la bicicletas en puntos estratégicos de la cuidad, comofacultades, hospitales y, lógicamente terminales de ómnibus y estaciones detrenes.
Con esto se busca que el usuario utilice el rodado no más de 7 kilómetrospara llegar a su trabajo o a cualquier destino, sin utilizar otro medio detransporte.
1
1.0 MARCO TEORICO.
1.1 Información general.
La bicicleta nació el siglo XIX, en la década de los ochenta, y a principiosdel siglo XX se convirtió en un medio de transporte masivamente utilizado enlas zonas más industrializadas de EE.UU. y Europa. Esta situación se mantuvohasta que el desarrollo de la industria automovilística, en el siglo XX en ladécada de los cincuenta en EE.UU. y en los sesenta en Europa, provocó sudeclive.
A pesar de los más de 500 millones de automóviles que circulan en elmundo, los 800 millones de personas que pedalean cada día en el mundo sonun balón de oxígeno para un planeta cada vez más deteriorado. La bicicleta noes un medio de locomoción utilizado exclusivamente en los países que nopueden acceder a una masiva motorización (como China o la India). Tambiénotros estados extremadamente motorizados están introduciendo la bicicleta ensus políticas de movilidad, precisamente, para tratar de superar los problemasque causa el tráfico de vehículos a motor.
Las ventajas ambientales y sociales de la bicicleta son ampliamentereconocidas. Sin embargo, las medidas para darle paso en la ciudad y facilitarsu uso suelen toparse, entre otros, con obstáculos culturales directamenterelacionados con la denominada cultura del automóvil, es decir, la concepciónde la movilidad, del espacio y del tiempo a través del parabrisas del coche.
De cara a este nuevo siglo, las perspectivas que manejan las institucionesmundiales en relación a los aspectos económicos, ambientales y sociales deltráfico no dejan lugar a dudas sobre la conveniencia de integrar cada vez másla bicicleta como alternativa a muchos de nuestros desplazamientos; al tratarsede un recurso barato, benigno ambientalmente y equitativo desde el punto devista social.
1.2 Características de la bicicleta: ventajas, obstáculos, condicionantes.
Así, las ventajas, tanto individuales como colectivas, que aporta elincremento de la utilización de la bicicleta como medio de transporte sonnumerosas.
Menor uso de recursos renovables y no renovables (energía y materia). Mayor calidad ambiental (menor ruido y contaminación). Menor ocupación del espacio por infraestructuras; o lo que es lo mismo,
menores necesidades y gastos colectivos derivados de la construcción yconservación de la infraestructura y la regulación de la circulación.Mayor economía.
Mayor autonomía (por costos y facilidad de manejo) en losdesplazamientos de grupos sociales como los jóvenes y ancianos.
Menor peligro. La bicicleta no es un medio de transporte peligroso(aunque puede ser un medio de transporte arriesgado); esto es, la
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conducción de la bicicleta es relativamente más arriesgada que la deotros vehículos, pero su capacidad de generar peligro es muy limitada.
Para distancias de hasta cinco kilómetros la bicicleta se muestra comoun medio de transporte muy rápido en los desplazamientos urbanos.Teniendo en consideración las interrupciones o disminuciones del ritmode pedaleo derivadas de los cruces y otras circunstancias del tráfico, lasvelocidades propias de la bicicleta en medio urbano pueden rondar los12-15 Km./h.
Mejoras en la salud de la población. Presenta una gran eficacia en el uso del espacio, además de una menor
intrusión del paisaje. Promueve mayores cotas de comunicación social y de equidad.
Los obstáculos que disuaden del uso de la bicicleta se pueden incluir entres grandes grupos: los relacionados con el esfuerzo físico o la incomodidadque pueden acarrear los desplazamientos (distancias y pendientes, clima,contaminación /ruido, capacidad de carga); los relativos a la disponibilidad delvehículo, y los que están ligados a la seguridad (riesgo de accidente y de robo).Así, sobre cada uno de los citados obstáculos podemos observar lo siguiente:
Distancias y pendientes. Dado que los desplazamientos en bicicleta seproducen con el concurso del esfuerzo muscular o físico del ciclista, lasvariables también físicas del trazado son determinantes de lasposibilidades de la bicicleta.
Definir con precisión los radios de acción de la bicicleta desde un puntode vista de competitividad y eficacia, es una tarea difícil, entre otrasrazones por el hecho de que las distancias que los ciclistas estándispuestos a recorrer dependen de un conjunto de factores como elmotivo del desplazamiento o el tamaño de la ciudad. En la práctica,parece ser que el radio de acción donde se alcanza una mayor eficienciapodrá situarse en distancias inferiores a 5 - 7,5 kilómetros, según losdistintos estudios.
Clima. Es evidente que las condiciones climatológicas extremas reducenel atractivo de la bicicleta, aunque no se trata casi nunca de factoresaislados sino de la combinación de varios.En cualquier caso, en diversas encuestas se ha constatado que el pesoreal de esos obstáculos suele ser sobrevalorado por quienes no utilizanhabitualmente la bicicleta.
Robo. La facilidad de robo de las bicicletas, superior a la de otro tipo devehículos, determina un sobre costo del ciclismo que hay que considerarcomo disuasivo del mismo.
Capacidad de carga. Siendo muy inferior a la de los vehículosmotorizados, no es desdeñable: para trayectos cortos, una carga dealimentos de unos ocho kilogramos de peso puede ser transportada confacilidad, siempre que se disponga de cestas, alforjas u otro tipo deaccesorios similares.
Contaminación y ruido. Los ciclistas, en el supuesto de que vayanmezclados con el tráfico, afrontan la contaminación atmosférica y elruido urbano con bastante proximidad a las fuentes emisoras, aunque a
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una altura que reduce la exposición a algunos de los elementos másdañinos tales como los metales pesados.
Riesgo: Suele haber coincidencia en considerar a la bicicleta un mediode transporte con un riesgo relativamente alto de accidente, por debajodel que presentan las motocicletas, pero por encima del que sufren losautomóviles. Sin embargo, tampoco es este un factor fácilmenteobjetivable y sobre el que se pueda llegar a cifras ciertas universalmenteaceptadas. Lo que sí se puede afirmar es que el riesgo de accidente seconfigura como el gran desafío para la implantación de la bicicleta comosistema de transporte y que este riesgo se aminora conforme la bicicletacobra protagonismo en el sistema de transporte.
Junto a los obstáculos descritos, la bicicleta se topa en el medio urbanocon un conjunto de condicionantes que no dependen tanto de los rasgos delvehículo ni de sus límites, sino que son el producto de las opciones y políticasparticulares que se hayan tomado en cada ciudad a lo largo de su evolución.
Condicionantes derivados del modelo urbano. La variable principal de laaccesibilidad ciclista es la distancia a recorrer, que se deriva en primerainstancia de las opciones más o menos segregadoras de la prácticaurbanística desarrollada y también, lógicamente, del radio de acción delvehículo bicicleta. Así, el uso de la bicicleta es proporcionalmentesuperior en las ciudades medias que en las grandes y las pequeñas,pues es más habitual que en aquellas el radio de acción de la bicicletaabarque la mayoría de las actividades, servicios y equipamientos,mientras que en las pequeñas el radio de acción de la marcha a piepuede ser suficiente.
Condicionantes derivados del modelo de transporte. Interrelacionadocon el anterior, el predominio de unos medios de transporte sobre otrosse refleja en diferentes necesidades de ocupación del espacio público ydiferentes resultados sociales y ambientales. El papel de la bicicletadependerá del papel que se quiera que jueguen también los demásmedios.
Condicionantes derivados del diseño viario. Como consecuencia de loanterior, el grado de integración/segregación de los vehículosmotorizados con respecto a las bicicletas, la sección dedicada a la bicien el caso de que existan vías exclusivas para ella, la tipología de lasintersecciones, la calidad paisajística, la protección climática mediante elarbolamiento, la pavimentación, el microdiseño de resaltes y registros enla calzada, el mobiliario urbano, etc. condicionarán el uso de la bicicleta.
Condicionantes derivados de la gestión del tráfico. Dado que el espaciopara el transporte es limitado, los vehículos, incluidas las bicicletas, y lospeatones compiten por ese bien escaso, siendo las políticas de diseño ygestión del tráfico (políticas de moderación o estímulo del tráfico) las quedeterminan el reparto físico final del mismo.
Condicionantes culturales. La elección del medio de locomoción no estárestringida a un mero cálculo material basado en criterios como larapidez, el costo la comodidad o la seguridad, sino que además estainfluenciada por las formas culturales y las escalas de valores propiasdel individuo que toma la decisión y las de la sociedad en la que vive.
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1.3 El acero Estructural.
Ya que el mecanismo transportador de bicicletas esta hecho de acero A-36, es importante conocer sus características.
Es el material estructural más usado para construcción de estructuras en elmundo. Es fundamentalmente una aleación de hierro (mínimo 98 %), concontenidos de carbono menores del 1 % y otras pequeñas cantidades deminerales como manganeso, para mejorar su resistencia, y fósforo, azufre,sílice y vanadio para mejorar su soldabilidad y resistencia a la intemperie. Esun material usado para la construcción de estructuras, de gran resistencia,producido a partir de materiales muy abundantes en la naturaleza. Entre susventajas está la gran resistencia a tensión y compresión y el costo razonable.
A pesar de la susceptibilidad al fuego y a la intemperie es el materialestructural más usado, por su abundancia, facilidad de ensamblaje y costorazonable.
La industria de la construcción ha desarrollado diferentes formas desecciones y tipos de acero que se adaptan más eficientemente a lasnecesidades de la construcción de edificios.
Las aplicaciones comunes del acero estructural en la construcción incluyenperfiles estructurales de secciones: I, H, L, T, 0, usadas en edificios einstalaciones para industrias; cables para puentes colgantes, atirantados;varillas y mallas electrosoldadas para el concreto reforzado; láminas plegadasusadas para techos y pisos.
Como el acero tiene propiedades prácticamente idénticas a tensión ycompresión, por ello su resistencia se controla mediante el ensayo de probetaspequeñas a tensión. Los elementos de acero pueden unirse fácilmente,mediante soldadura, pernos o remaches.
La “fatiga” puede reducir la resistencia del acero a largo plazo, cuando selo somete a gran número de cambios de esfuerzos y aún fallarlo frágilmente,por lo que en estos casos deben limitarse los esfuerzos máximos. El acero máscomúnmente usado es el denominado A-36, que tiene un punto fluencia de36000 psi (2530 kgf/cm2), aunque modernamente la tendencia es hacia unacero de resistencia superior, el A-572 de punto de fluencia de 50.000 psi.
Las características del acero estructural tipo A-36 se pueden apreciar enlas curvas “esfuerzo-deformación unitaria” a tensión, mostradas en la figura 1.1.
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Figura 1.1 Curvas esfuerzo-deformación unitaria
En la figura se pueden ver varias zonas:
Un comportamiento elástico hasta un esfuerzo alto. Se aplican lasrelaciones lineales entre el esfuerzo y la deformación, definidas porla Teoría de la Elasticidad. Los parámetros básicos son el Esfuerzode Fluencia (fy) y la deformación unitaria de fluencia (Ey).
Una zona de comportamiento plástico, en la cual el esfuerzopermanece prácticamente constante, pero aumenta continuamentela deformación unitaria.
Un punto de falla o de ruptura. La deformación unitaria en la falla esde 0,20 (curva inferior de la figura) para el acero estructural usadocorrientemente en la construcción de estructuras.
La deformación del acero a partir de la fluencia es denominada ductilidad.
Esta es una cualidad muy importante en el acero como material estructuraly es la base de los métodos de diseño plástico. Permite, que la estructuraabsorba grandes cantidades de energía por deformación, circunstancia muyimportante en zonas sísmicas, en las cuales es necesario que la estructuralibere la energía introducida en su base por los terremotos.
El Módulo de Elasticidad es prácticamente independiente del tipo de aceroestá alrededor de 2000000 kgf/cm2.
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1.4 Mecanismos.
Debido a que el tema de la tesis es un mecanismo es convenienteintroducirnos un poco en este tema.
Todas las máquinas se componen de mecanismos. Un mecanismo es undispositivo que transforma un movimiento y una fuerza de entrada en otra desalida.
Hay dos tipos de movimientos; de movimiento Rotatorio a Rotatorio y demovimiento rotatorio a rectilíneo (o viceversa), por ejemplo un sistema depoleas realiza el movimiento de rotatorio a rotatorio ya que al rotar una (motriz)traduce el movimiento a la otra (conducida) y hace que rote, y un ejemplo demovimiento rotatorio a rectilíneo es un sistema de cremallera y piñón ya que elpiñón rota y la cremallera transforma su rotación en un movimiento rectilíneo.
Podemos encontrar distintos tipos de mecanismos como: Polea, Biela-Manivela, Leva, Engranajes, Tornillo sin fin y Rueda helicoidal, Cadena ypiñones, Piñón-Cremallera, Manivela, Tornillo, Palancas, Mecanismosarticulados.
A continuación expongo una breve explicación de cada uno de ellos:
1.4.1 Sistema de Poleas.
Una polea es una rueda con una hendidura en la llanta. Tanto la poleacomo la rueda y el eje pueden considerarse máquinas simples que constituyencasos especiales de la palanca. Una polea fija no proporciona ninguna ventajamecánica, es decir, ninguna ganancia en la transmisión de la fuerza: sólocambia la dirección o el sentido de la fuerza aplicada a través de la cuerda.
Relación de velocidades: la velocidad rotatoria del eje secundario dependede la relación de velocidades del sistema de poleas, y de la velocidad a la quegira el eje motor; y su formula es:
Circunferencia de polea motriz / circunferencia de polea conducida. (1.1)
Explicación de la relación de velocidades: Cuando se utiliza una poleapequeña para accionar una polea grande, la polea grande gira más despacioque la polea pequeña.
Velocidades de ejes rotatorios: Una vez que se conoce la relación develocidades, se puede calcular la velocidad de rotación de un eje determinado;y su formula es:
RPM del eje motriz x diámetro de la polea motriz / diámetro de la poleaconducida. (1.2)
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1.4.2 Mecanismo de Biela-Manivela.
Es un mecanismo que transforma el movimiento rotatorio en movimientolineal.
Cuando la manivela gira la biela retrocede y avanza, este es unmovimiento alternativo.
La distancia que se ha desplazado la biela depende de la longitud de lamanivela. La biela se desplaza el doble de la longitud de la manivela.
1.4.3 Levas.
Este mecanismo también transforma el movimiento rotatorio en lineal.
Una leva es un trozo de metal con una forma especial que se sujeta en uneje.
Un rodillo de leva es un mecanismo diseñado para subir y bajar mientrassigue la forma o perfil de la leva. Se puede mantener firmemente por medio dela gravedad o por medio de la acción de un muelle.
El perfil de una leva determina la distancia recorrida por su rodillo.
1.4.4 Engranes.
Rueda o cilindro dentado empleado para transmitir un movimiento giratorioo alternativo desde una parte de una máquina a otra. Un conjunto de dos o másengranajes que transmite el movimiento de un eje a otro se denomina tren deengranajes. Los engranajes se utilizan sobre todo para transmitir movimientogiratorio, pero usando engranajes apropiados y piezas dentadas planas puedentransformar movimiento alternativo en giratorio y viceversa.
El engranaje más sencillo es el engranaje recto, una rueda con dientesparalelos al eje tallados en su perímetro. Los engranajes rectos transmitenmovimiento giratorio entre dos ejes paralelos. En un engranaje sencillo, el ejeimpulsado gira en sentido opuesto al eje impulsor. Si se desea que ambos ejesgiren en el mismo sentido se introduce una rueda dentada denominada 'ruedaloca' entre el engranaje impulsor o motor y el impulsado. La rueda loca gira ensentido opuesto al eje impulsor, por lo que mueve al engranaje impulsado en elmismo sentido que éste.
Calculo de la relación de transmisión de un tren de engranajes simple:
Numero de dientes del engranaje motriz / numero de dientes de el engranajearrastrado (1.3)
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1.4.5 Tornillo Sin Fin y Rueda Helicoidal.
El tornillo sin fin de la rueda helicoidal transmite el movimiento entre ejesque están en ángulos rectos.
Un engranaje helicoidal tiene solo un diente con forma de hilo de rosca.
Cuando el tornillo sin fin da una vuelta completa, solo gira un diente de larueda helicoidal, es decir , para hacer que la rueda helicoidal de una vueltacompleta, el tornillo sin fin tiene que girar el número de veces que dientes tienela rueda helicoidal.
Calculo de la relación de transmisión:
Numero de dientes del tornillo sin fin / numero de dientes de la rueda helicoidal. (1.4)
1.4.6 Sistema de Cadena y Piñones.
Un sistema de cadena y piñones es un mecanismo muy fuerte.
Un piñón es una rueda dentada y una cadena es una longitud deeslabones articulados. Transforma un movimiento rotatorio en un movimientode torsión
Calculo de la relación de velocidades cadena y piñón:
Numero de dientes de piñón motriz / numero de dientes de piñón arrastrado. (1.5)
1.4.7 Piñón y Cremallera.
Una cremallera es un engranaje plano cuyos dientes se engranan con losdientes del piñón.
Si el piñón gira alrededor de un punto fijo, la cremallera se moverá en línearecta.
1.4.8 Manivela.
Una manivela es un dispositivo por medio del cual el movimiento rotatorio yel momento de torsión se pueden aplicar a un eje.
Cuando se incorporan varias manivelas a un eje , éste se denominacigüeñal.
1.4.9 Mecanismo de Tornillo.
El mecanismo de tornillo transforma el movimiento rotatorio en movimientolineal.
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Un tornillo es un surco helicoidal tallado en la superficie de una barraredonda.
Cuando esta roscado en una tuerca el movimiento rotatorio del tornilloproduce movimiento rectilíneo en la rosca.
El movimiento rectilíneo producido por el giro del tornillo esta determinadopor la separación de la rosca.
1.4.10 Palancas.
Una palanca simple es una barra rígida que gira sobre un eje en un puntoque se denomina fulcro.
Un destornillador actúa como una palanca cuando se usa para abrir unbote de pintura. La fuerza de entrada se denomina esfuerzo, y la de salida sedenomina carga.
Calculo de la relación de velocidades:
Distancia recorrida por el esfuerzo / distancia recorrida por la carga. (1.6)
Calculo del rendimiento mecánico:
Carga/ esfuerzo. (1.7)
Cuando la fuerza del esfuerzo se aplica a una palanca, la palanca giraalrededor del fulcro. El efecto de rotación producido se denomina momento.
Calculo del momento:
Fuerza x Distancia. (1.8)
1.4.11 Tipos de Palancas.
Hay tres tipos o clases diferentes de palancas:
Palanca de clase 1; Este tipo de palanca tiene el fulcro más cerca de lacarga para mejor rendimiento mecánico.
Palanca de clase 2; Este tipo de palanca tiene más cerca la carga alfulcro para mejor rendimiento mecánico.
Palanca de clase 3; A diferencia de las palancas de clases 1 y 2, unapalanca de clase 3 tiene una desventaja mecánica. La fuerza de entradaes mayor que la fuerza producida en la carga. Sin embargo, la distanciarecorrida por la carga es mayor que la distancia recorrida por elesfuerzo.
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1.4.12 Mecanismos Articulados.
Muchas maquinas y artefactos utilizan mecanismos articulados parahacerlas funcionar.
Un mecanismo articulado es un ensamblaje de palancas diseñadas paratrasmitir movimiento y fuerza.
11
2.0 DESARROLLO DEL PROYECTO.
El mecanismo transportador de bicicletas, tablas de surf y otros accesoriosserá móvil, como si fuese una especie de elevador donde se colocaran lasbicicletas para ser transportadas a la parte superior del autobús o tren ligero aun velocidad promedio de 25 m/min, pudiendo dar giros de 90º.
Un par de cadenas rotantes jalan la carga en un ciclo constante, moviendolas bicicletas en una distancia corta a buena velocidad.
El corazón de este mecanismo es un par de cadenas engarzadasalrededor de dos engranes. Un motor eléctrico mueve el engrane principal en laparte superior, el cual hace rotar la cadena constantemente.
Este mecanismo utiliza un motor de 35 caballos de fuerza para mover losengranes. El motor y el sistema de cadenas pueden contenerse dentro de laestructura de metal del medio de transporte o en la parte superior de este.
En lugar de mover una superficie plana, como en un pasillo móvil, lacadena mueve los objetos con inclinaciones posibles de 90 grados. Tal vez lomás interesante es la forma en que se mueven los objetos. Conforme semueve la cadena, los objetos siempre se podrán mantener nivelados si así selo desea.
En la parte superior e inferior del mecanismo, los objetos colapsan,creando la posibilidad de detener uno de estos y continuar la marcha delmecanismo para un nuevo objeto. Esto es lo que permite subir y bajar objetosdel mecanismo con facilidad.
El mecanismo eléctrico tendrá un rango de carga moderadamente alto, yaque podrá transportar constantemente los objetos que para su uso fue creado.Ideal para la transportación a cortas distancias.
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2.1 Tipos de portabicicletas.
Los de capo, serán aquellos en los que el mecanismo irá construidodesde el armazón estructural del autobús y saldrá con ganchos altecho en los que transportaremos nuestras bicicletas en la partesuperior de nuestro Autobús o tren ligero. La capacidad máxima detransporte con este sistema dependerá del ancho del vehículo.
Los traseros con sus variantes. Son los que van sujetos al portóntrasero, llegando hasta el techo del autobús o tren ligero. Estemecanismo podrá ser instalado mediante sujetadores.
2.2 Con la ley en la mano.
Se pueden transportar objetos fuera del vehículo siguiendo 4 normasbásicas:
Que la carga no sobresalga del ancho del vehículo (se entiende porsobresalir el ancho del vehículo todo lo que excede la anchura totaldel vehiculo a partir de los dos retrovisores laterales). Siempre ycuando carguemos las bicis lo más centradas posibles, en la granmayoría de vehículos, no tendremos problemas.
Si tapamos luces o matrícula tendremos que colocar un accesoriode luces más porta placas que irá conectado a la conexión externa.
No exceder un tercio de la longitud total del vehiculo sitransportamos bicis en la parte trasera
El último de los puntos y muy significativo, el SENTIDO COMÚN
2.3 Nuestras necesidades.
Hazte estas preguntas y decide que portabicicletas se adapta más a tusnecesidades reales.
A. ¿En qué sistema de transporte lo voy a utilizar? Piensa que no hay unsistema universal 100%.
B. ¿Periodicidad de uso, ¿cuántas veces voy a utilizarlo al año, mes,semana?
C. ¿Cuántas bicis tengo que transportar?
D. ¿Qué sistema elegir?
RESPUESTA A. Escoge el sistema que mejor se adapte a tu vehículo.
RESPUESTA B. Piensa en tu relación con la bici: ¿Sacas tu bici cadasemana a pasear? ¿Tienes una segunda residencia? ¿Participas en salidas,pedaladas o carreras? ¿Tus hijos te piden guerra y no sabes cómo cansarlospara poder dormir? ¿Te gusta visitar ciudades sin agobios, aparcas tu coche enlas afueras y a pedalear? ¿Tu propósito de año nuevo es volver a hacer
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ejercicio?... Realmente comprar un porta bicis facilita una buena manera dehacer ejercicio, turismo, vida social o de disfrutar de la naturaleza.
RESPUESTA C. Realmente ésta es la más fácil y difícil a la vez. Enprincipio, puestos a elegir, el que tenga mayor capacidad. Aquí manda otra vezel sentido común.
RESPUESTA D. Aquí se tratará de ver compatibilidad, disponibilidad ynecesidades.
2.4 Otros.
Para terminar, no te asustes con todas estas especificaciones. Si escogesel producto adecuado no tendrás problemas y si no, en esta nacientecomunidad siempre habrá alguien interesado en recomprar tu portabicicletas.Disfruta más de tu bicicleta y ten cabeza cuando vayas por carretera tanto encoche como en bici.
Claro, seguro habrá nuevos reglamentos de transito para esta nuevamodalidad, pero se podrán aclarar en las oficinas de transito de cada localidad.
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2.5 Tipos de Autobuses.
2.5.1 VOLVO 9700.
Ficha tecnica Volvo 9700:
- Motor Volvo DH12 con 380hp- Transmisión Volvo de 8 velocidades con Retarder- Suspensión electronica independiente- Frenos de disco en las 6 ruedas con Retarder- Altura: 3.58 mts. / 3.70 mts.- Ancho: 2.55 mts.- Longitud: 12-14-7mts- Capacidad de equipaje: 11.5 metros cubicos- Plataforma Volvo TX electrónica con cuerpo de acero
2.5.4 VOLVO 8300.
El 8300 llega con una capacidad de carga de hasta 45 pasajeros,cómodamente sentados, un poderoso motor de 340 caballos de potencia y 9.4litros, carrocería de acero galvanizada y de aluminio, transmisión manual, pisoantiderrapante, faros con luz baja y alta, y un rango de precios que oscilanentre los 125 mil y los 160 mil dólares.
2.5.5 Marcopolo modelo Volare A 8.
Existen tres versiones básicas de la generación Volare: el A 5, que es elmás pequeño, un autobús de ruedas simples en el eje trasero que cuenta conuna distancia entre ejes de 5.720 mm, destinado al transporte escolar en Brasily otros países de Latinoamérica. Este autobús puede tener una capacidad de19 a 24 pasajeros más el conductor. Por su parte, las versiones A 6 y A 8presentan una distancia entre ejes de 6.470 y 7.320 mm, respectivamente.
Estos modelos pueden configurarse en capacidades de asientos de 19 a32, según versiones.
Entre los puntos fuertes del Volare destaca su diseño simple, con líneascurvas, que le otorga un aire fresco y atractivo. Diseñado para unmantenimiento rápido, así como para un reemplazo de piezas en formasencilla, hacen de él un producto de gran aceptación. Muchos componentesproceden de otros autobuses de la firma e incluso incorpora autopartes de laindustria automotriz, como sus faros delanteros, que provienen del modeloVolkswagen Golf, construido en Brasil.
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2.5.4 SCANIA.
El K 94 tiene un motor Euro 2, de 310 CV a 200 rpm, con un torque de1.355 Nm a 1.350 rpm, un mínimo consumo y un mejor confort, ya que debenrealizarse menos cambios de marcha. La capacidad de carga máxima de losejes es de 19.500 kg.
2.5.5 Autobuses de 2 y 3 ejes.
¿Por que hay autobuses de 2 y 3 ejes? ¿Cuál es la importancia desaberlo?
La razón principal es que los que tienen 3 ejes son más largos que los quetienen solo 2. En realidad, el eje que tiene 2 llantas por lado (como si fuera eleje de atrás en uno de 2 ejes) es el que soporta todo el peso, el otro eje quesolo tiene una llanta por lado se le llama "eje patín", y pues ese eje no soportapeso, sino solo sirve para darle más estabilidad al carro.
Una razón por la que unas líneas usan de 2 ejes y otros de 3 es por unacosa: normalmente los de 2 ejes lo usan líneas que ofrecen servicio ordinario,económico y primera clase; los de 3 ejes lo usan las líneas de servicio de lujo yejecutivo. Son pocas las líneas de primera que tienen unidades de 3 ejes y esmás raro aún las de servicio de lujo y ejecutivo con unidades de 2 ejes.
El servicio de primera clase ofrece más de 40 asientos con servicio desanitario doble o sencillo, por lo que cabe bien en una unidad de 2 ejes.
El servicio de lujo ofrece mayor espacio entre asientos y dos sanitarios, porlo que caben más en una unidad de 3 ejes; en el servicio ejecutivo son 24asientos por autobús y doble sanitario, por lo que se requieren unidades de 3ejes. Además, un autobús de 3 ejes le da más elegancia a la línea.
Ejemplos:
ADO ofrece servicio de primera clase, y toda su flota (MarcopoloMultego, Volvo 7550 y Volvo 9700) se compone de unidades de dosejes. ADO GL y UNO es servicio de lujo y ejecutivo, respectivamente, ysus Volvo 9700 son de 3 ejes todos.
Estrella Roja Pullman Primera Clase ofrece servicio de primera, y susMultegos son de dos ejes, en cambio, el servicio Expreso Aeropuerto deER con los Irizar Nuevo Century y ahora los PB's son de 3 ejes porofrecer un servicio de lujo.
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ETN da servicio ejecutivo y toda su flota (Volvo 7550, Volvo 9700 y ManLion's Coach) se compone de 3 ejes. Pullman de Morelos es servicio deprimera y sus Volvo 9700 y 7550 son de dos ejes, pero el servicioEjecutivo Dorado, como su nombre lo dice es ejecutivo, y son de 3 ejes,etc.
Algunas excepciones son, por ejemplo, Omnibus de México, que suservicio es de primera clase y tiene Volvo 7550 y 9700 de dos y tres ejes.Fletes y Pasajes FyPSA es de primera y gran parte de su flota es de 3 ejes.Transportes Chihuahuenses, AIM Elite y AE Futura dan servicio de primeraclase y su flota se compone de autobuses de 2 y 3 ejes, entre otros...
Ahora el contrario, Primera Plus da servicio de lujo y tienen Volvo 7550 yVolvo 9700 de dos y tres ejes, Futura Plus es igual de lujo y sus Multegos sonde dos ejes, Turistar Ejecutivo tienen unos Multegos de dos ejes, entre otros.
En algunas líneas tienen una gran organización con respecto a susunidades, mientras que en otras meten de 2 y 3 ejes.
A los autobuses de dos ejes se les llama también 4x2 (4 llantas atrás y 2adelante), mientras que a los de 3 se les llama 6x2 (6 llantas atrás y 2adelante).
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2.6 Bicicletas y Tablas de Surf.
Ficha Técnica.
En esta sección se enlistan las características de algunos modelos debicicletas que se podrán colocar el mecanismo, así como algunas tablas desurf.
Bicicleta SPECTRE CARBON.
Figura 2.1 Bicicleta SPECTRE Carbon2007
Bicicleta SPECTRE Carbon2007 .
Descripción:
Cuadro SPECTRE Carbon, Horquilla carbon, tija de sillin de carbono .
Grupo Shimano Ultegra 10 v con bielas FSA SLK CARBON platos 53/39 .
Manillar RITCHEY WCS .
Potencia RITCHEY WCS .
Acople Profile Modelo T2 + .
Sillin Selle Italia NOVA TRIATLON.
Ruedas Mavic AKSIUM Race con cubiertas Michelin Pro 2 Race .
Pedales Look Keo Sprint .
Peso de la Bicicleta: 8050 GRS .
Tallas disponibles: S (50-52) .
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Bicicleta BOTTECCHIA.
MODELO AVIATOR Monocasco CARBON.
Figura 2.2 Bicicleta BOTTECCHIA Modelo AVIATOR Carbon 2007
Bicicleta BOTTECCHIA Modelo AVIATOR Carbon 2007 .
Descripción:
Cuadro Modelo AVIATOR Monocasco Carbon, Horquilla full carbon, tija desillin aluminio carbono.
Grupo Shimano Ultegra 10 v .
Manillar: BOTTECCHIA Alu Carbon wing shape over.
Potencia BOTTECCHIA ALU CARBON.
Sillin San Marco.
Ruedas Mavic AKSIUM con cubiertas Michelin Pro 2 Race.
Pedales Look Keo Sprint.
PESO de la Bicicleta: 8100 GRS en Talla M.
Tallas disponibles L (56-57).
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Bicicleta TITAN.
Monocasco CARBON Dura-Ace 10v.
Figura 2.3 Bicicleta TITAN MONOCASCO CARBON 2007
Bicicleta TITAN MONOCASCO CARBON 2007.
Descripción:
Cuadro TITAN Monocasco Carbon, Horquilla full carbon, tija de sillin decarbono.
Grupo Shimano Dura-Ace 10 v con bielas y platos FSA SLK CARBON.
Manillar TITAN Monocasco Carbon.
Potencia TITAN ALU CARBON.
Sillin Selle Italia SLR XP.
Ruedas Mavic KSYIRIM EQUIPE con cubiertas Michelin Pro 2 Race.
Pedales Look Keo Sprint.
PESO de la Bicicleta: 7300 GRS en Talla L.
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2.7 Anatomía de una tabla de surf.
Para un surfer es básico el conocer el porqué de las formas de una tablade surf para así saber cual se adapta mejor a sus necesidades y al tipo de olas.En esta guía encontrarás información útil sobre los puntos claves de una tabla,así como los pros y contras de las distintas formas que se pueden encontrar.
2.7.1 Medidas.
El primer paso y el más básico es saber que las medidas de las tablas desurf se expresan en el sistema métrico anglosajón, es decir, en pies y enpulgadas. La conversión a nuestro sistema métrico sería el siguiente: 1 pulgada= 2,54 cm. 1 pie = 12 pulgadas = 30,48 cm.
Algunas medidas comunes son:
5'10" : 178 cm6'0" : 183 cm6'1" : 185 cm6'2" : 188 cm6'3" : 190 cm6'4" : 193 cm6'5" : 196 cm6'6" : 198 cm6'7" : 201 cm
6'8" : 203 cm6'9" : 206 cm6'10" : 208 cm6'11" : 210 cm7'0" : 213 cm7'1" : 216 cm7'2" : 218 cm7'3" : 221 cm7'4" : 223 cm
7'5" : 226 cm7'6" : 229 cm7'7" : 231 cm7'8" : 234 cm7'9" : 236 cm7'10" : 239 cm7'11" : 241 cm8'0" : 244 cm8'2" : 249 cm
8'6" : 259 cm8'10" : 269 cm9'0" : 274 cm9'2" : 279 cm9'6" : 290 cm9'10" : 300 cm10'0" : 305 cm10'2" : 310 cm10'6" : 320 cm
Tabla 2.1 Medidas comunes
2.7.2 Longitud.
Es la medida de la tabla desde la punta hasta la cola. La elección de lalongitud de la tabla irá en función de la altura, peso del surfer y del tipo de olasque se van a surfear:
Figura 2.4 Longitud de una tabla de surf
Altura: una medida estándar adecuada a cada surfero es que la tabla lesobrepase un palmo a su altura, sin embargo esto es una regla generalya que un principiante debe decantarse por una tabla más grande y hay
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expertos que se desenvuelven mejor con medidas inferiores a sutamaño.
Peso: cuanto más pesado seamos necesitaremos una tabla más grandey por lo tanto con más volumen que incremente la flotabilidad.
2.7.2.1 Tipo de ola.
Ola grade: aumentaremos la longitud de la tabla, y con ello lasuperficie de deslizamiento y su volumen, esto nos facilitará el takeoff y el planeo, conseguiremos más rapidez e inercia para pasarmejor secciones de la ola, incluso con irregularidades, iremos conmás estabilidad, por otro lado sacrificamos maniobrabilidad, quepasa a un segundo plano en ola grande.
Ola pequeña: aquí la maniobrabilidad es básica y por ellobuscaremos una tabla más pequeña para poder exprimir al máximolas posibilidades que nos ofrece la ola.
2.7.3 Anchura.
Es la medida de la tabla de canto a canto en la punta, centro y cola.
Figura 2.5 Anchura de una tabla de surf
Punta. Son las primeras 12 pulgadas de la tabla (30,48cm). Si aumentamosla anchura de la punta nos resultará especialmente útil al remar la ola ya
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que podremos adelantarnos más en la tabla y al poner más peso en lapunta forzaremos más la bajada de la ola.
Centro. En este punto podemos localizar la máxima anchura de la tablajusto en el centro de esta, adelantada o retrasada. Si localizamos el puntode máxima anchura adelantado respecto al centro aumentamos laestabilidad e inercia y reducimos la curva trasera, diseño para ola grande. Silo retrasamos conseguimos más flotabilidad y curva en la cola y asíaumentamos la maniobrabilidad, diseño para ola pequeña.
Cola. Son las últimas 12 pulgadas de la tabla (30,48cm).
Si aumentamos la anchura en cola conseguimos más flotabilidad yvelocidad (muy de agradecer en ola fofa) pero más difícil será girar clavando elcanto y a medida que la ola sea más grande la tabla será más inestable.
Si reducimos la anchura en cola se rompen el flujo de agua al reducirse lacurva natural del contorno, esto hace la tabla más inestable pero más receptivaa giros forzados. Hay dos ideas para reducir la anchura a la altura de las quillaslaterales de manera más o menos pronunciada.
2.7.3.1 Winger.
Es una creación de Terry Fitzgerald en 1971 (Australia), consiste en un corteen la progresión del canto de la cola en forma de escalones. Es un diseño válidopara ola pequeña ya que la tabla va a tener un comportamiento más irregular peroque va a proporcionar unos giros más vivos.
2.7.3.2 Bumps.
En este caso se atenúa más o menos la curva del contorno en la cola. Elcambio es más progresivo que en los winger, por lo que no rompen tanto el flujo deagua y hacen la tabla más estable.
2.7.4 Grosor.
Aumentar el grosor de la tabla supone un aumento de volumen, y con estaflotabilidad añadida remaremos mejor, aceleraremos antes y tendremos másinercia, sin embargo perdemos cierto feeling al estar más separados de lasuperficie del agua y ser la tabla más pesada, y a su vez tendremos que hacerlos giros más en plano ya que se dificultan los giros sobre los cantos.
Con una tabla más fina y por lo tanto más ligera tenemos más "tacto" de laola y nos permitirá clavar bien el canto a la hora de girar, sin embargotendremos que botar más la tabla si la ola no tiene la suficiente potencia.
Una solución intermedia es incrementar el volumen longitudinalmente a lolargo del alma pero no en los cantos permitiendo que estos sean más afilados,de esta manera unimos los beneficios del volumen, con unos cantos quepenetren mejor en la ola.
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Una distribución del volumen interesante para ola pequeña y sin fuerza esincrementar el volumen en la cola, así retrasamos el centro de gravedad, yaligerar la punta, pudiendo colocarnos más atrás en la tabla y ganarmaniobrabilidad. El diseño inverso para ola grande.
2.7.5 Rocker (curvatura).
Es la curva de la tabla desde la punta hasta la cola vista desde el lado.Quizás sea el factor más importante en el diseño ya que controla la corriente deagua desde que entra hasta que sale.
Cuanto más curva tengamos más fáciles serán los giros y será menosprobable que se clave la tabla, sin embargo este incremento de curva generauna resistencia en el agua que hace que la tabla sea más lenta.
Las curvas más pronunciadas son aptas para olas grandes, donde laresistencia que ofrece la tabla se contrarresta con la potencia que tiene la ola.En este tipo de olas debemos ir seguros, que no vamos a clavar y que los giroscomo en el bottom turn van a ser más fáciles.
Si la curva tiende a ser más plana mejor deslizamiento tendremos y alhaber menos resistencia y por lo tanto iremos más rápido, esto es apto para olafofa donde necesitamos que la poca potencia que tenga encuentre la menorresistencia en el fondo de la tabla y se transforme en velocidad con la menordificultad. Por otro lado hay que emplear más fuerza para girar canteando.
2.7.6 Cantos.
Es el filo de la tabla donde se encuentran la cara de abajo con la de arriba.Dependiendo de cómo sea el canto obtendremos más o menos penetración enla pared de la ola.
A más penetración de la tabla en la ola más estabilidad habrá, pero habráun mayor rozamiento que nos repercute en una pérdida de velocidad. Estamayor penetración la buscaremos en diseños de tabla para ola grande. Paraola pequeña nos interesa sacarle la mayor velocidad a la ola y por lo tanto quese nos clave lo menos posible.
¿Cómo conseguimos que la tabla se clave más o menos en la ola?Conjugando dos factores: La dureza y el grosor
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2.7.6.1 Dureza.
Un canto duro es anguloso en la parte de abajo y crea mayor separaciónentre la tabla y la pared de la ola, esto nos proporciona más velocidad y nervioya que es como si la ola expulsara la tabla, aún así el agarre existe y este nospermite un surf más eléctrico.
Figura 2.6 Tipos de canto
Un canto blando presenta una forma redondeada que penetra con menordificultad en la ola. La estabilidad será mayor y la tabla al girar estará máscontenida en los giros.
La tabla tendrá en la punta el canto blando para evitar que se clave y en lacola el canto será duro para facilitar los giros donde el agarre nos loproporcionan las quillas. La unión entre cantos duros y blandos se produce enel centro y esta es progresiva. Según para que esté diseñada la tabla asípredominará en esta unión progresiva un canto duro (ola pequeña) o blando(ola grande).
2.7.6.2 Grosor.
Cuanto más grosor tenga el canto de la tabla mayor superficie derozamiento, menor penetración en la ola y menor velocidad. Esto es unelemento a conjugar en tablas de olas grandes (volumen adelantado) y de olaspequeñas (volumen atrasado).
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2.7.8 Cola.
Son las 12 últimas pulgadas de la tabla. La forma de esta puede variardesde la cuadrada hasta la pintail.
Figura 2.7 Tipos de cola
2.7.7.1 Cuadrada.
Este tipo de cola es la que más flotabilidad proporciona y es la que sesuele usar para ola pequeña. Los giros con esta cola son más forzados.
2.7.7.2 Squash.
Es una modificación de la cola cuadrada con las puntas redondeadas paracombinar la flotabilidad de la cuadrada con la sensibilidad de la pintail.
2.7.7.3 Redonda.
La forma de esta cola es de semicírculo, se puede decir que es el diseñoneutral, no teniendo toda la sensibilidad de la pintail ni las aristas de lacuadrada para los giros forzados.
2.7.7.4 Cola de golondrina.
En esta la superficie aumenta tanto como en la cuadrada y además elagarre es mayor.
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2.7.7.5 Pintail.
La forma de la popa es en punta, esta nos proporciona un buen agarre,gran estabilidad y sensibilidad lo que hace que sea la popa ideal para olashuecas.
2.7.8 Fondo de la tabla.
Es la parte de abajo de la tabla, es decir la superficie que roza con el agua.Probablemente nos encontremos con pocas tablas con la parte de abajocompletamente plana y si damos con alguna seguro que se trata de una tablade iniciación. Las formas que nos podemos encontrar en el fondo son:
En V. En este caso el centro de la tabla a lo largo del alma (o stringer)es más profundo que en los cantos. Esto facilita la transición de canto acanto pero perjudica el planeo y ralentiza la tabla.
Canales. Creados por Jim Pollard en 1970 en Australia. Son unossurcos paralelos a lo largo del alma en la parte trasera de la tabla. Elefecto de los canales es de encarrilar la tabla, se aumenta el agarre y seendurecen los giros. Son realmente efectivos cuando la ola es glassy yaque en choppy su funcionamiento es irregular.
Cóncavos. Es una ligera cavidad a lo largo de la tabla. Si es uni-cóncavo esta va de canto a canto y si son varios son como los canalespero más suaves y abiertos. Se suelen colocar en la cola. Se usan paraaumentar la estabilidad y velocidad.
2.7.9 Quillas.
Las quillas son como pequeños timones de las tablas que le van a proporcionarcontrol, agarre y dirección.
Figura 2.8 Quilla
El número de quillas habitual es tres (thruster o trifin), fue creado porSimon Anderson en 1980 en Australia, donde las dos primeras se colocanadelantadas y simétricamente cerca de cada canto y presentan cierto ángulorespecto al alma lo que aumenta la maniobrabilidad y la tercera va centradaatrás.
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También puede verse el Twinfin, invento atribuido a Mark Richards, en elcual la quilla trasera desaparece, esto hace que la tabla sea un poco másrápida y suelta pero por otro lado perdemos control y por ello no se usa en olascon fuerza o grandes.
En cuanto a los tipos de quillas hay dos. Están las quillas fijas que seencuentran unidas a la tabla con fibra de vidrio y resina de poliéster, lo quehace que no se puedan separar de la tabla a no ser que tengan un golpe. Porotro lado están las quillas desmontables que están ganando terreno de maneraimportante gracias a su versatilidad, pues permiten quitarlas y ponerlasmediante unos pequeños tornillos y así cambiar el tipo de quillas según lasnecesidades del surfer.
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2.8 Plan de la Bicicleta para el DF y Área Metropolitana.
2.8.1 Lugares para estacionamiento para bicicletas en la Ciudad.
La bicicleta, como un medio de transporte más, necesita ser estacionadaen un lugar seguro, bien aparcada y cerca del punto de destino. La propuestaque hago es de gestionar un proceso gradual de instalación de aparcamientos,partiendo de premisas sobre la prioridad de ubicación en puntos estratégicos yaccesibles de la ciudad.
La instalación de aparcamientos para bicicletas ayuda a la aceptaciónsocial haciendo presente a la bicicleta en el medio urbano, es decir, losusuarios perciben que existe un lugar para ellos en la política de movilidad yque el mobiliario urbano se adapta a sus necesidades.
Este plan contempla, dentro del programa de equipamientos adscrito a lared ciclista, un programa de implantación progresiva de una red deaparcamientos para bicicletas. El objetivo de esta actuación es garantizar unacceso homogéneo de toda la población y así, dar respuesta a la demandaactual, garantizando una ubicación adaptada a las necesidades reales.
La localización de los aparcamientos es una tarea específica a desarrollara corto y medio plazo y ligada a la gestión de la red. Ésta debe desarrollarseparalelamente a la extensión de la red de barrio, de forma que la construcciónde un carril en una calle o la señalización de un itinerario prioritario deben llevarasociado un estudio de localización y dimensionamiento de aparcamientos debicicletas, y así dar satisfacción a las posibles demandas generadas por lapropia existencia de la infraestructura. Tanto en la localización deaparcamientos como en la planificación y gestión de la red de itinerarios debarrio, es importante buscar la vinculación de los sectores locales proclives alos modos no motorizados. Es una medida relativamente menos costosa que laconstrucción de carriles y permite que la ciudadanía reconozca lainfraestructura ciclista y valore el uso de la bicicleta para acceder a los centrosde atracción que dispongan de este servicio.
La situación actual.Desde hace unos meses se está llevando a cabo un programa de
implantación de aparcamientos para bicicletas. El diseño que se estáinstalando está ideado para poder atar la bici con seguridad y comodidad, sibien es necesario probar su durabilidad a medio y largo plazo.
En la actualidad, los aparcabicis pueden verse en algunos espaciospúblicos, lugares de gran concentración de usuarios (centros de enseñanza,bibliotecas, instituciones y servicios públicos en general).
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2.8.2 Diseño para Modelo Aparcabicis.
Existen diversos modelos de aparcabicis en el mercado de probadaeficacia y bajo costo de instalación. Tras el estudio de diversos ejemplos deaparcabicis instalados en ciudades de México, Estados Unidos y Europeas, sesugiere se instale el siguiente modelo con 12 plazas para bicicletas en cadamódulo.
El diseño consiste en una estructura tubular de acero inoxidable reforzadacon pletinas y cartelas. La descripción técnica del modelo implantado se puederesumir así:
Aparcabicicletas modelo “GERENCIA DE URBANISMO”: Con 5 espacioshábiles entre semicírculos, realizado mediante tubo de acero inoxidablecurvado en semicírculo de 1.5m de diámetro, de sección 38mm y espesor1.5mm, tubo recto de acero inoxidable de 0.75m de longitud, de 22mm desección y 1.5mm de espesor; pletinas de arriostramiento de aceroinoxidable de 40mm de anchura y 8mm de espesor; cartelas triangularesde acero inoxidable de 50mm de lado y 8mm de espesor de refuerzo ensoldaduras de apoyo; cartelas trapezoidales de acero inoxidable de 8mmde espesor con detalle grabado “NO&DO” y soldadas en la zona superiorde las curvas.
Figura 2.9 Aparcabicicletas
Todas las cartelas se terminarán redondeando los filos para eliminarcualquier posibilidad de corte.
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La instalación se realizará sobre acerado o calzada mediante tornillosantivandálicos, fijados con resinas epoxídicas, tacos químicos omecánicos, en función del firme existente en el punto de localizaciónconcreto, extremos a definir por la dirección técnica.
2.8.3 Ubicación de los aparcamientos para bicicleta: Residentes, VíaPública, Puntos de Intermodalidad.
Organizar una propuesta de aparcamientos para bicicletas y después unprograma de implantación, es algo que puede hacerse tanto en respuesta a lasdemandas locales, de los equipamientos y servicios que lo soliciten; como demanera planificada.
El Plan de la Bicicleta propone varias tipologías de aparcamiento segúnestén situados en equipamientos-servicios y enclaves de la ciudad, enelementos de transporte como estaciones de metro, paradas de autobuses y enterminales de tren ligero.
Estos centros tendrían una dotación importante de aparca-bicis convigilancia y protección climática, incluyendo préstamo y servicio de bicicletastanto para usuarios habituales como para visitantes y turistas, con diversastarifas según la frecuencia del uso de la bicicleta. También puede disponersede un pequeño taller de reparaciones.
Este tipo de infraestructuras ofertadas por las ciudades europeas másfavorables a la bicicleta, están teniendo un desarrollo importante en ciudadesfrancesas como Estrasburgo y París, y son las mismas empresas municipalesde transporte las que se encargan de su gestión.
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3.0 METODO ANALITICO.
El objetivo fundamental de la Resistencia de Materiales es:
Comprobar y diseñar en base a las condiciones de resistencia,rigidez y estabilidad sistemas con configuraciones típicassometidos a regímenes de cargas estáticos y dinámicos.
De hecho el objeto de estudio son los sistemas conformados por sólidoso elementos que presentan configuraciones típicas, entendiéndose porconfiguraciones típicas la barra y la bóveda.
La barra se caracteriza por ser un elemento donde una de susdimensiones es mucho mayor que las dos restantes
Figura 3.1 Barra
En tanto la bóveda es el elemento donde una de sus dimensiones ( elespesor ) es mucho menor que las dos restantes.
Figura 3.2 Bóveda
3.1 Sistema real y modelo.
La complejidad en el estudio del comportamiento del sólido deformable, através de la Teoría de la Elasticidad, ha motivado que para determinar lastensiones y deformaciones en los cuerpos, dentro del campo de la ingeniería,se recurra a un conjunto de hipótesis simplificadoras, las que han demostradoen la práctica su validez, dando origen a la conocida disciplina de Resistenciade Materiales.
a b
e
e be a
L
d
ejeL d
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Entre las hipótesis más importantes y generales se encuentran:
La homogeneidad de los materiales La isotropía de los materiales La continuidad de los cuerpos La nulidad de las tensiones residuales La invariabilidad de las dimensiones originales de los cuerpos El principio de superposición El principio de Saint Venant
A partir del cumplimiento de estas hipótesis, introduciendo las“configuraciones típicas” a los cuerpos estudiados y simplificando el sistemade cargas actuantes es que se modela la realidad, transformando el sistemareal en el esquema de análisis o modelo.
Para complementar el objetivo de la Resistencia de Materiales resultaimprescindible identificar el o los puntos más peligrosos del sistema paraaplicar en ellos las condiciones de resistencia, rigidez y estabilidad podercomprobar y diseñar. Sin embargo, para definir el punto más peligroso esnecesario comenzar por determinar la sección más cargada y la más peligrosalo que requiere de un adecuado dominio de los conceptos de fuerzas externase internas.
3.2 Fuerzas externas e internas.
Se entiende por fuerzas externas, tal y como se sabe de la MecánicaTeórica, a aquellas que actúan externas al cuerpo libre del sistema paramantener el equilibrio del mismo, sin embargo las fuerzas internas son las queactúan en el corte imaginario de un cuerpo que garantiza su equilibrio.
Se comenzará por clasificar las fuerzas internas, para lo cual es necesarioprecisar las características del sistema de referencia empleado, éste secaracteriza por ser un sistema de ejes rectangulares, centroidales y principales,donde el eje “z” resulta tangente al eje de la pieza, como se muestra acontinuación en un sólido en equilibrio.
Figura 3.3 Sólido en equilibrio
eje
z
x
y
C
F
33
Al descomponer las fuerzas internas resultantes (FR y CR) en el sistema dereferencia, considerando en lugar de los vectores momentos componentes loscorrespondientes giros en cada eje, se tendrá:
Figura 3.4 Sólido al girar los ejes
Donde cada una de las fuerzas internas reciben la denominación por elefecto que provocan sobre la pieza:
N: Fuerza normal o axial de tracción o compresión.
QX, QY: Fuerza cortante en la dirección del eje x o del eje y.
MX, MY: Momento flector respecto al eje x o al eje y.
MT: Momento torsor.
Cada una de dichas fuerzas o momentos cuando actúan por separado enla sección provocan los estados de TRACCIÓN, COMPRESIÓN, CORTANTE,FLEXIÓN y TORSIÓN, respectivamente.
Para obtener de forma efectiva los gráficos de fuerzas internas esnecesario teniendo ciertos conocimientos previos aplicar una adecuadametódica.
A continuación se relacionan los conocimientos previos y se indica lametódica a seguir en la construcción de dichos gráficos:
Conocimientos previos: Gráficos típicos Tipo de fuerza interna que se genera en el sistema por
la posición de la fuerza externa respecto al eje delelemento estudiado
Principio de superposición
N
MQM
QM
z
x
y
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Metódica: Obtención de las reacciones en articulaciones ysimples apoyos.
Colocándolas en sus correctos sentidos. Definición de los tramos y su orden de recorrido. Construcción de los gráficos
Esfuerzos y desplazamientos. Condición a resistencia y rigidez.
Se define el esfuerzo promedio pm como la relación incremento de fuerzaF entre el incremento de área A, es decir:
AF
pm
(3.1)
Figura 3.5 Barra y esfuerzo promedio
De forma tal que en el límite, el esfuerzo p en el punto será:
dAdF
AF
limplimp0A
m0A
(3.2)
F
eje
z
x
y
C
F
A
35
Este esfuerzo p en el punto puede descomponerse en las tres direccionesdel sistema de referencia, dando origen al esfuerzo normal z, perpendicular ala sección o corte imaginario transversal, y a los esfuerzos tangenciales a lasección transversal zx y zy.
Figura 3.6 Esfuerzo Normal
Pudiendo establecer ahora que la condición a resistencia se expresa dela forma:
máx cuando en el punto más peligroso sólo actúa esfuerzo normal. (3.3)
máx cuando en el punto más peligroso sólo actúa esfuerzo tangencial.(3.4)
eq cuando en el punto más peligroso actúan esfuerzos normales ytangenciales. (3.5)
Donde:
y son los esfuerzos admisibles o permisibles que dependen delcomportamiento del material.
La condición de rigidez se encuentra asociada a los desplazamientos deforma tal que:
máx cuya expresión permite analizar tanto los desplazamientoslineales como los angulares. (3.6)
Siendo:
es el desplazamiento lineal o angular admisible.
Estas condiciones a resistencia y rigidez son las que permiten cumplircon el objetivo de la Resistencia de Materiales de comprobar y diseñar. Sinembargo, si ya se saben las expresiones para establecer ambas condiciones
zzy
zx
p
eje
z
x
y
36
se requiere ahora saber cómo se determinan las magnitudes de los esfuerzos ylos desplazamientos, por lo que a continuación en los próximos temas seestudiarán más pormenorizadamente los esfuerzos y los desplazamientos.
3.3 Criterios de resistencia.
3.3.1 Esfuerzo equivalente.
Como ya se sabe, cuando en el punto más peligroso de un cuerpo actúansimultáneamente esfuerzos normales y tangenciales, la condición a resistenciase establece a partir del esfuerzo equivalente eq , que no es más que elesfuerzo que hay que aplicar en un punto de una pieza sometida a tracciónpara que produzca la misma peligrosidad, X, que la correspondiente a un puntode un cuerpo sometido a un estado complejo.
Figura 3.7 Esfuerzo en un punto
Para determinar la expresión del esfuerzo equivalente es que se utilizanlos criterios de resistencia, estos esfuerzos equivalentes se expresarán enfunción de los esfuerzos principales, de aquí la importancia del siguiente temaque da a conocer cómo a partir de los esfuerzos normales y tangenciales en unelemento es posible obtener los esfuerzos principales. A continuación seexpondrán los criterios de resistencia fundamentales.
3.3.2 Teorías fundamentales de resistencia.
El surgimiento de las teorías o criterios de resistencia está íntimamentevinculado al desarrollo histórico de la Resistencia de Materiales, así en lamedida en que más se conocía del comportamiento de los materiales, nuevashipótesis se planteaban, las que al mostrar su validez en la práctica pasaron aser las conocidas teorías o criterios de resistencia. De todo lo anterior sedesprende que estos criterios de resistencia están directamente vinculados apersonalidades, que han hecho aportes significativos en la Resistencia deMateriales. Así en orden histórico se tiene:
eq
XX
37
Teoría de Galileo o del esfuerzo normal máximo.
1eq (3.7)
Teoría de Mariotte & Saint Venant o de la deformación lineal máxima.
321
321
1
1
eq
eq
eq
EE(3.8)
Teoría de Coulomb o del esfuerzo tangencial máximo.
31eq
31eq
MÁXeq
22
(3.9)
Teoría de Huber & Mises o de la energía potencial unitaria debido alcambio de forma.
F0Feq0 UU (3.10)
213
232
221
2eq E6
12E6
1 (3.10 A)
2132
322
21eq 21
(3.10 B)
Teoría de Mohr o de los estados tensionales límites.
31eq k (3.11)donde:
fc
ftk
, para materiales cuyo comportamiento es dúctil (3.12)
rc
rtk
, para materiales cuyo comportamiento es frágil (3.13)
ft : Límite de fluencia a la tracción
fc : Límite de fluencia a la compresión
rt : Límite de resistencia a la tracción
rc : Límite de resistencia a la compresión
De las cinco teorías de resistencia se seleccionará:
38
Para materiales que se comportan como dúctiles con 1kfc
ft , el
criterio de Huber & Mises, que establece:
2132
322
21eq 21
Para el resto de los materiales el criterio de Mohr, que establece:
31eq k
3.3.3 Condición a resistencia.
Así para diseñar y comprobar en base a la condición a resistencia sedebe cumplir que:
eq (3.14)
donde: nft
cuando el comportamiento del material
es dúctil
nrt cuando el comportamiento del material es
frágily n, es el coeficiente de seguridad
Si en el punto más peligroso del sólido, el esfuerzo normal actúa en unasola dirección, cuya dirección se encuentra contenida en el plano donde actúanlos esfuerzos tangenciales, ambos criterios se pueden expresar de la siguienteforma:
Figura 3.8 Forma de expresión de Criterio
Huber & Mises 22eq 3 (3.15)
Mohr 22eq 2
k12
k1 (3.16)
39
Para dar respuesta a la interrogante, ¿cuándo se sabe si elcomportamiento del material es dúctil o frágil?, basta con remitirse a la TeoríaMecánica, la que a partir de la gráfica que se muestra, permite con laobtención del ángulo discriminar el comportamiento dúctil o frágil del material.
Figura 3.9 Gráfica de la Teoría Mecánica
De la Teoría Mecánica se arriba a la conclusión de que el comportamientodúctil o frágil no es una propiedad del material sino que depende del estadotensional a que está sometido el material.
31
1O fractura1
tetancor31
f31
Limita la zona frágil de ladúctil
Zona Frágil
1
31
Zona Plástica
Zona Elástica
1
311tan
40
3.5 Calculo de las Reacciones en una de las partes de la estructura.
La siguiente viga es uno de los soportes de la estructura de acero quetransportan las bicicletas, tablas de surf y algunos otros accesorios.
La viga está sometida en su parte superior, a una carga uniformementedistribuida de 0.2KN/m dirigida hacia abajo.
Analice la siguiente viga y obtenga las reacciones en los apoyos.
Figuras 3.10 y 3.11 Barra de soporte del mecanismo
0)3.1()65.0(2000 BMAB = 130/1.3B = 100 N
0)3.1()65.0(2000 BMBA = -130/-1.3
A = 100 N
El resto del análisis mecánico se realizará por medio de Elementos Finitos.
41
5.0 METODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS.
En aquellos aspectos del CAE relativos al cálculo y análisis técnicos, elMétodo de los Elementos finitos (M.E.F.) y Simulación de sistemas mecánicosson los más utilizados en la actualidad, lo que indica una demanda mayor detécnicos capaces de utilizarlo eficazmente.
Por lo mismo es evidente la necesidad de una formación complementariaen el M.E.F. y Simulación, tanto para los técnicos de las últimas promocionescomo para los profesionales en activo.
ANSYS, Inc. desarrolla y comercializa a nivel mundial el software desimulación en ingeniería más usado por diseñadores e ingenieros a través deun amplio espectro de industrias.
Sus soluciones proporcionan una plataforma común para que el desarrollodel producto sea rápido, eficiente y rentable, desde el concepto del diseñohasta la fase de pruebas y la validación.
Aplicaciones
ANSYS provee las herramientas a la medida de las demandas en losdiversos campos de la industria, permitiendo a las compañías ver como susdiseños van a reaccionar ante las demandas físicas del mundo real y realizarcambios cruciales antes de comenzar a producir.
Solvers
ANSYS incluye solvers para análisis estructurales, térmicos, dinámicos,electromagnéticos y fluidos en 2D y 3D, además de los análisis multiphysics.
42
4.1 Diseño de uno de los soportes de la estructura utilizando ANSYS 10.0.
La siguiente viga es uno de los soportes de la estructura de acero quetransportan las bicicletas, tablas de surf y algunos otros accesorios.
Analice la siguiente viga y obtenga sus diagramas de fuerza Cortante,Momento Flexionante y cómo varia el esfuerzo de Flexión; además obtener lasreacciones.
La viga está sometida en su parte superior, a una carga uniformementedistribuida de 0.2KN/m dirigida hacia abajo.
Se sabe que el acero tiene como propiedades:
Modulo de Young, E=200GPa,Relación de Poisson, v=0.29
4.2 Desarrollo.
El desarrollo por el Análisis de Elementos Finitos comprende 3 pasosfundamentales: Preproceso, Solución, y Post-proceso.
4.2.1 Preprocessor.
Seleccionamos la opción Preferences localizada dentro del Main Menu yse muestra la siguiente figura:
Figura 4.1 Ventana Gui
Seleccionamos la opción Structural, pues será una estructura la geometríaa analizar, por otro lado, también mantendremos la opción h-Method pues esto
43
nos indica que las soluciones que se calcularán dentro de ANSYS, se haráncon el método de ecuaciones simultaneas.
4.2.1.2, Seleccionamos dentro de la barra Utility Menu la opción File yposteriormente la opción Change Title, que como su nombre lo indica permitecambiar el título que aparece en la parte inferior de la ventana Graphics.
Figura 4.2 Ventana para introducir el Título en la pantalla de ANSYS
Se finaliza la instrucción con un Clic en OK.
4.2.1.3 Para mostrar el nuevo Título, damos un clic en Plot yposteriormente en Replot.
Figura 4.3 Pantalla ANSYS con Título
4.2.1.4, Ahora para seleccionar el tipo de elemento tecleamos como sigue:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete>Add>Ok
Figura 4.4 Selección de Elemento
Dentro de la ventana seleccionamos las opciones Structural Beam>2Delastic 3>OK. Cerramos las ventanas que hayan quedado abiertas.
4.2.1.5, Ahora elegimos las constantes reales para el material a utilizar.Main menú>Preprocessor>Real Constant>Add> (seleccionamos type 1)>OK>(aparece la siguiente ventana y anotamos el valor del área de la seccióntransversal, el momento de inercia y la altura de la viga)>OK.
44
Figura 4.5 Ventana Real Constants
4.2.1.6, Dentro de las propiedades del material es necesario tomar en cuentaque éste será isotrópico, es decir, con propiedades iguales.
Preprocessor>Material Props>Isotropic>OK> (introducimos los valoresfundamentales: modulo de Young y radio de Poisson). Finalizamos el comandocon un clic en OK.
Figura 4.6 Propiedades del material
4.2.1.7, Ahora vamos a crear la viga, a través de Keypoints y lineas.Preprocessor>Create>Keypoints>In active CS> (introducimos las coordenadasde cada uno de los puntos de la manera en que se muestra). Las coodenadsson:
Keypoint Coordenada1 (0, 0)
2 (0.65, 0)3 (1.3, 0)
Tabla 4.1 Coordenadas de Keypoints
Figura 4.7 Ventana para crear Keypoints
45
Terminamos el comando con un clic en OK y la pantalla se muestra así:
Figuara 4.8 Keypoints
4.2.1.8, Ahora vamos a crear líneas.
Preprocessor>Create>Lines>Straight lines>(aparece la ventana mostrada),seleccionamos el Keypoint 1 y después el Keypoint 2 y clic en Apply; así secreará la primera línea. Continuar la secuencia para la siguiente.
Figura 4.9 Ventana para crear líneas
46
La viga queda como se muestra:
Figura 4.10 Línea
4.2.1.9, Ahora vamos a hacer la malla de las líneas;
Preprocessor> Meshing>Size Ctrls>Manual Size>Global>Size> (apareceuna ventana, donde introducimos el número de subdivisiones de cada línea).
Figura 4.11 Ventana para dividir la línea
4.2.1.10, Ahora, aplicamos la malla:
Preprocesor>Mesh>Lines (seleccionamos las líneas) >OK. Listo, quedomallada. Aparece así:
Figura 4.12 Línea Mallada
47
4.2.2 Solution.
4.2.2.1, Aplicar cargas y condiciones de frontera.
Solution>Apply>Displacement>On Nodos>(Seleccionados los nodoscorrespondientes a los puntos 1 y 3).
Figura 4.13 Restricciones de Movimiento
4.2.2.2, Ahora vamos a aplicar la carga Distribuida sobre la viga.
Apply>Pressure>On Beams> (Aparece la siguiente ventana y tecleamoslos valores mostrados. Seleccionamos todos los nodos)>OK.
Figura 4.14 Ventana para introducir carga
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La viga con las restricciones de movimiento y las fuerzas aplicadasaparece así:
Figura 4.15 Geometría de la viga completa
4.2.2.3, Corriendo el problema
Main menu > Solution > Current > LS > OK. Se mostrarán las ventanassiguientes, sí, el proceso obtuvo el resultado de manera correcta.
Figura 4.16 Solución
49
4.2.3 General Post-Proc.
4.2.3.1 Definiremos las tablas para cada una de las graficas deseadas.
General Post-proc>Element table>Define Table>Add (seleccionamos lasopciones mostradas en la ventana y se crea la primera tabla).
Figura 4.17 Definición tablas
Las otras tablas se crean de la misma manera, sólo cambiara la etiquetautilizada y el valor de NMISC o SMISC, según sea el caso. Los valoresutilizados se muestran en la siguiente ventana.
Figura 4.18 Tablas
4.2.3.2, Para observar las graficas deseadas, tenemos que teclear los datos:PLLS, etiqueta I, etiqueta J seguida de un enter en la ventana ANSYS Inputcomo se muestra:
Figura 4.19 Ventana ANSYS Input
50
Figura 4.20 Gráfica de Fuerza Cortante
Figura 4.21 Gráfica de Momento Flexionante
51
Figura 4.22 Gráfica de Esfuerzo Flexionante Máximo
4.2.3.3, Si deseamos ver los valores de fuerza cortante, momento flexionante oesfuerzo de flexión máximos, dentro de una tabla para cada elemento,seguimos la siguiente secuencia:
General Postproc > Element Table > List Element table > (Seleccionamosla opción deseada y aparece la tabla con todos los valores).
Figura 4.23 Lista de Fuerza Cortante I
52
4.2.3.4, Valores de las Reacciones.
General PostProc>List Results>Reaction Solution> (All Items).
Figura 4.24 Reacciones
53
5.0 ANÁLISIS DE RESULTADOS.
De acuerdo al comportamiento de la barra, al aplicarse la carga sobre ella,la barra tiene esfuerzos, sin embargo, los esfuerzos en dicho elemento noharán fallar a la barra y al resto de la estructura.
Como podemos ver, en las graficas y tablas de resultados, las dimensionesde cada una de las componentes de la estructura del mecanismo sonadecuadas, ya que la barra soportará la carga sin mayor problema.
En la siguiente tabla se muestra una lista de resultados de las fuerzas,momentos y esfuerzos en cada punto o nodo de la barra.
Figura 5.1 Tabla de resultados
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CONCLUSIONES
La creación del mecanismo transportador de bicicletas, tablas de surf yotros accesorios resulta ser una excelente ayuda para transportar de manerasencilla, rápida y segura nuestras bicis entre otras cosas.
Además trae consigo la motivación de usar con mayor frecuencia la bici.
Así, las ventajas, tanto individuales como colectivas, que aporta elincremento de la utilización de la bicicleta como medio de transporte sonnumerosas.
Menor uso de recursos renovables y no renovables (energía y materia).
Mayor calidad ambiental (menor ruido y contaminación).
Menor ocupación del espacio por infraestructuras; o lo que es lo mismo,menores necesidades y gastos colectivos derivados de la construcción yconservación de la infraestructura y la regulación de la circulación.
Mayor economía.
Mayor autonomía
Mejoras en la salud de la población.
Presenta una gran eficacia en el uso del espacio, además de una menorintrusión del paisaje.
Promueve mayores cotas de comunicación social y de equidad.
El plan de la bici en el DF y área metropolitana trae consigo rutas yaparcamientos para las mismas, así los usuarios pueden percibir que existe unlugar para ellos en la política de movilidad y que el mobiliario urbano se adaptaa sus necesidades.
Las soluciones que proporciono el Método de los Elementos Finitos conANSYS, proporcionaron una plataforma para que el desarrollo del mecanismo yvalidación, fuese rápida, eficiente y confiable.
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REFERENCIAS
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symmetrical nonlinear spring characteristics, Bull. JSME, Vol. 18, No. 123,
1977.
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Newkirk, B. L. y Taylor, H. D., Shaft whirling due to oil action in journal bearings,
Gen. Electr. Rev., Vol. 28, No. 7, 1925.
Courant, R. Variational Methods for the Solution of Problems of Equilibrium and
Vibrations, Bulletin of the American Mathematical Society, Vol. 49, Providence,
RI, 1943.
Clough, R. W. The Finite Element Method in Plane Stress Analysis,
Proceedings of American Society of Civil Engineers, 2nd Conference on
Electronic Computations, Vol. 23, Pittsburgh, 1960, pp.345-378.
Zienkiewicz, O. C., and Cheung, Y. K. K., The Finite Element Method in
Structural and Continuoum Mechanics, McGraw-Hill, London, 1967.
Nikolakopoulos, P. G., Papadopoulos, C. A., Controllable Misaligned Journal
Bearing, Lubricated with Smart Fluids, J. Intelligent Materials, Systems and
Structures. Vol. 8, 1997, pp.125-137.
Paris, P. C., y Sih, G. C., Stress Analysis of Crack, ASTM, STP No. 381, 1965.
56
www.galaxycles.com/
www.sevilla.org/sevillaenbici/plandirector/PlanBiciSevilla.html
www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones
www.edu.xunta.es/contidos/premios/p2004/b/mecanismos/
http://busexpress.tripod.com
57
ANEXO
Dibujos del proyecto: “Mecanismo Transportador de bicicletas, tablas desurf y otros accesorios, para ser instalado en autobuses, trenes ligeros yalgunos otros medios de transporte masivo”.
Todos los dibujos que a continuación se presentan, fueron creados en elsoftware Autodesk Inventor Professional 8.
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q